Wzmacnianie konstrukcji dróg geosyntetykami

Wzmacnianie konstrukcji dróg geosyntetykami.

W książce przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat możliwości wykorzystania geosyntetyków do wzmacniania konstrukcji dróg opartych w sposób bezpośredni na podłożu jednorodnym. Podano zasady działania geosyntetyków wykorzystywanych jako warstwy pośrednie w obrębie warstw bitumicznych konstrukcji nawierzchni, w celu opóźnienia wystąpienia tzw. spękań odbitych. Podsumowano także wyniki prac prowadzonych w IBW PAN, dotyczących badań właściwości geosyntetyków i ich wpływu na pracę konstrukcji dróg poddanych działaniu cyklicznych obciążeń od ruchu drogowego.

Omówiono: mechanizmy pracy geosyntetycznego zbrojenia w podłożu i konstrukcji nawierzchni drogowych; identyfikację najważniejszych parametrów decydujących o skuteczności pracy zbrojenia w konstrukcji dróg; rozpoznanie wpływu pęknięć w obrębie konstrukcji nawierzchni na stan naprężenia i odkształcenia; możliwości wykorzystania geosyntetyków do opóźnienia propagacji pęknięć odbitych; zbadanie wielkości deformacji strukturalnych występujących w trakcie użytkowania nawierzchni drogowych; ocena wpływu pęknięć występujących w konstrukcji nawierzchni na przyrost deformacji strukturalnych; ocenę wpływu zbrojenia umieszczonego w obrębie konstrukcji nawierzchni na wielkość deformacji strukturalnych występujących w trakcie eksploatacji nawierzchni drogowej.

Odbiorcy: studenci uczelni technicznych budownictwa lądowego o specjalnościach związanych z drogownictwem lub geotechniką oraz projektanci i wykonawcy konstrukcji nawierzchni drogowych.

SPIS TREŚCI:

1. Wprowadzenie 9
1.1. Stan infrastruktury drogowej w Polsce 9
1.2. Prognozy i cele na przyszłość 11
1.3. Perspektywy dotyczące wykorzystania geosyntetyków w drogownictwie 12
1.4. Cel i zakres książki 13
Bibliografia do rozdziału pierwszego 16

2. Współczesne nawierzchnie drogowe 17
2.1. Podstawowe elementy konstrukcji drogi i rodzaje nawierzchni 17
2.2. Podłoża gruntowe pod nawierzchniami drogowymi 21
2.2.1. Charakterystyka i wymagania 21
2.2.2. Słabe podłoże 26
2.2.3. Zasady ustalania geotechnicznych warunków posadowienia i wyznaczania parametrów podłoża gruntowego 33
2.3. Przyczyny i rodzaje zniszczeń nawierzchni 38
2.4. Zasady oceny stanu nawierzchni 42
2.5. Wymagania stawiane współczesnym nawierzchniom drogowym i sposoby przedłużania ich trwałości 43
2.6. Zasady projektowania konstrukcji nawierzchni 45
2.6.1. Stany graniczne nawierzchni drogowych 45
2.6.2. Podział metod projektowania konstrukcji nawierzchni 48
2.6.3. Metody projektowania najczęściej stosowane w Polsce 49
2.6.4. Zbiór danych wyjściowych do projektowania 51
2.6.5. Algorytm procesu projektowania 54
2.7. Zasady indywidualnego projektowania konstrukcji nawierzchni 55
2.7.1. Indywidualne projektowanie ? kiedy należy je stosować 55
2.7.2. Dobór modelu nawierzchni 55
2.7.3. Orientacyjne parametry poszczególnych warstw nawierzchni 56
2.7.4. Sposób modelowania obciążeń od ruchu drogowego 60
2.7.5. Wpływ powtarzalności obciążeń od ruchu drogowego na pracę nawierzchni 61
Bibliografia do rozdziału drugiego 62

3. Geosyntetyki w drogownictwie 64
3.1. Krótki rys historyczny 64
3.2. Stan obecny 65
3.2.1. Stan uregulowań prawnych dotyczących stosowania geosyntetyków w drogownictwie 65
3.2.2. Charakterystyka i podział geosyntetyków 68
3.2.3. Funkcje i rodzaje geosyntetyków stosowanych w drogownictwie 73
3.2.4. Kryteria oceny efektywności działania geosyntetyków w konstrukcjach dróg 75
Bibliografia do rozdziału trzeciego 78

4. Zasady modelowania pracy geosyntetyków w konstrukcji dróg 80
4.1. Wiadomości wstępne 80
4.2. Właściwości geosyntetyków 82
4.3. Parametry decydujące o przydatności geosyntetyków w drogownictwie 89
4.3.1. Cechy fizyczne 90
4.3.2. Badania wytrzymałościowe 91
4.3.3. Współpraca gruntu z geosyntetykiem 94
4.3.4. Trwałość geosyntetyków 95
4.3.5. Niestandardowe badania geosyntetyków 98
4.4. Zasady modelowania właściwości geosyntetyków 100
4.5. Modelowanie pracy konstrukcji dróg wzmocnionych zbrojeniem geosyntetycznym 103
4.5.1. Kryteria podziału metod modelowania 103
4.5.2. Charakterystyka metod analitycznych 104
4.5.3. Charakterystyka metod numerycznych 108
4.5.4. Wnioski 113
4.6. Sporządzanie specyfikacji projektowej dla geosyntetyków 116
Bibliografia do rozdziału czwartego 117

5. Geosyntetyki w podłożu i podbudowie nawierzchni drogowych 121
5.1. Cel i metody wzmacniania podłoży i podbudów drogowych 121
5.2. Możliwości zastosowania geosyntetycznego zbrojenia do wzmacniania podłoża i podbudów konstrukcji dróg 125
5.3. Czynniki decydujące o skuteczności pracy geosyntetycznego zbrojenia 127
5.3.1. Charakterystyka prowadzonych badań doświadczalnych i ich wyników 127
5.3.2. Parametry decydujące o skuteczności pracy zbrojenia 130
5.4. Geosyntetyk umieszczony pomiędzy konstrukcją nawierzchni a podłożem 133
5.4.1. Wpływ zbrojenia na deformacje pionowe 133
5.4.2. Zmiana kąta rozkładu obciążeń 137
5.5. Geosyntetyczne zbrojenie w podłożu gruntowym 139
5.6. Wykorzystanie geosyntetyków do wzmacniania konstrukcji dróg tymczasowych 143
5.6.1. Sposób działania zbrojenia 143
5.6.2. Charakterystyka mechanizmu rozciąganej membrany 144
5.6.3. Korzyści związane ze stosowaniem geosyntetyków w konstrukcji dróg tymczasowych 148
5.7. Projektowanie konstrukcji nawierzchni wzmocnionych zbrojeniem geosyntetycznym 151
Bibliografia do rozdziału piątego 153

6. Geosyntetyki w obrębie warstw asfaltowych 156
6.1. Wiadomości wstępne 156
6.2. Problem pęknięć odbitych 158
6.2.1. Charakterystyka problemu, czyli czym są pęknięcia odbite i gdzie występują 158
6.2.2. Przyczyny występowania pęknięć odbitych 159
6.2.3. Proces propagacji pęknięć odbitych w obrębie warstw asfaltowych nawierzchni 165
6.2.4. Najważniejsze parametry decydujące o tempie propagacji pęknięcia odbitego 167
6.2.5. Metody minimalizacji spękań odbitych w nawierzchniach 170
6.3. Wpływ rozwoju pęknięć w konstrukcji nawierzchni na stan naprężenia i odkształcenia 171
6.4. Mechanizmy pracy geosyntetyków w obrębie warstw asfaltowych 183
6.5. Czynniki decydujące o skuteczności wzmocnienia 184
6.5.1. Parametry i położenie geosyntetyku 184
6.5.2. Parametry warstwy bitumicznej powyżej pęknięcia i warunki jej pracy 186
6.5.3. Konstrukcja i stan nawierzchni drogowej, którą poddano remontowi 186
6.5.4. Warunki na styku geosyntetyk-sąsiednie warstwy asfaltowe 187
6.5.5. Podsumowanie 187
6.6. Strategia i koszty naprawy warstw asfaltowych nawierzchni z zastosowaniem geosyntetyków 188
Bibliografia do rozdziału szóstego 189

7. Wpływ zbrojenia na wielkość deformacji strukturalnych występujących podczas użytkowania nawierzchni 191
7.1. Odkształcenia trwałe 191
7.2. Sposób uwzględniania deformacji strukturalnych podczas projektowania konstrukcji nawierzchni 192
7.3. Zagęszczanie się podłoża gruntowego pod wpływem obciążeń cyklicznych 194
7.3.1. Wyniki badań doświadczalnych i podstawy teorii zagęszczania gruntów 194
7.3.2. Problem zagęszczania się podłoża pod nawierzchniami drogowymi 197
7.4. Przyrost deformacji strukturalnych podczas użytkowania nawierzchni drogowej o typowej konstrukcji 201
7.5. Wpływ stanu konstrukcji nawierzchni na wielkość deformacji strukturalnych 214
7.6. Wpływ zbrojenia umieszczonego w obrębie konstrukcji nawierzchni na przyrost deformacji strukturalnych 215
7.7. Wnioski 222
Bibliografia do rozdziału siódmego 223

8. Podsumowanie i wnioski 225